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Titel:

Der Schwingkreis


  Note: 1   Klasse: 10









Arbeit: Der Schwingkreis


Ein elektromagnetischer Schwingkreis besteht aus einem geschlossenen Stromkreis mit Kondensator und Spule. Zunächst wird nun der Kondensator aufgeladen. Anschließend wird die Spannungsquelle entfernt und der Stromkreis so geschlossen, dass sich der Kondensator über die Spule entlädt. Innerhalb der Spule entsteht daher ein Magnetfeld. Eine Regel besagt, dass eine Spannung immer dann in der Spule induziert wird, wenn sich deren Magnetfeld ändert. Dies ist hier der Fall.
Die dabei entstandene Induktionsspannung wirkt nun, laut Lenz’scher Regel, ihrer Ursache, also dem elektrischen Strom, entgegen. Nach einer gewissen Zeit ist der Kondensator komplett entladen. Die entstandene Induktionsspannung hat nun die Folge, dass wieder ein Strom fließt, diesmal aber zum Kondensator, sodass dieser entgegengesetzt wieder aufgeladen wird. Der Kondensator entlädt sich anschließend wieder und der eben beschriebene Vorgang beginnt erneut. Eigentlich wäre jetzt ein perpeduum mobile geschaffen. Aber die ausgeführte Schwingung ist nicht, wie es scheint, ungedämpft, sondern ist tatsächlich gedämpft, denn innerhalb der elektrischen Leiter treten überall Energieverluste auf. Es wird elektrische Energie durch Reibung und den Widerstand in thermische Energie umgewandelt. Der Vorgang des Schwingens würde also zum Stillstand kommen. Mann muss also weiterhin Energie, durch spezielle Kopplungen, zuführen, um die Schwingung zu behalten. Man unterscheiden 3 Arten der Kopplung, die direkte oder galvanische, die kapazitive und die induktive Kopplung. Bei der ersten Variante wird eine zweite Spannungsquelle, bei der zweite ein weiterer Kondensator und bei der dritten noch eine Spule benutzt, um periodisch Energie zum Schwingkreis zu führen.
Weiterhin findet natürlich während des Schwingens eine Energieumwandlung statt. Ist der Kondensator vollständig aufgeladen, so ist die elektrische Energie maximal. Während des Entladens über die Spule wird diese elektrische Energie immer mehr in magnetische umgewandelt, die am Anfang am Nullpunkt war. Ist der Kondensator vollständig entladen, herrscht nur magnetische Energie, die durch den folglich fließenden Induktionsstrom wieder in elektrische umgewandelt wird. Dann befindet sich alles wieder in der Ausgangssituation, bis auf den Unterschied, dass der Kondensator entgegengesetzt geladen ist.
Anwendung findet ein solcher Schwingkreis, natürlich mit Kopplung, zum Beispiel in einem Radiogerät. Hier kann die Schwingung mit Hilfe eines Drehkondensators verändert und auf den Frequenzbereich des Senders, den man hören will, eingestellt werden. Denn nur wenn Sender und Empfänger mit der gleichen Frequenz schwingen, ertönt die gewünschte Musik aus dem Radio.
Man kann nun die Periodendauer (T) einer Schwingkreisschwingung berechnen, indem man 2 Pi mit der Wurzel aus dem Produkt von Kapazität (C) des Kondensators und der Induktivität (L) der Spule, multipliziert. Die Einheit ist Sekunde (s). Dividiert man anschließend Eins durch den erhaltenen Wert, so ergibt dies die Frequenz (f) der Schwingung in Hertz (Hz).








Quelle: Unterrichtswissen Klasse 10




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